Placa elevadora de voltaje

Esta placa se alimenta con 12V la misma que eleva el voltaje a 110V pero cuando trabaja se estabiliza en 80V, tiene un integrado 555 que actúa como oscilador para cargar y descargar los condensadores.

Los componentes son:

 2 Condensadores 330mf 200WV 1050C  2 Condensadores de 1000mf 25V 1050C  1 Resistencia de 220Ω  1 Resistencia de 47Ω  1 LED  1 Circuito integrado 555  2 Diodos rectificadores  1 Pulsador (ON/OFF)  1 Condensador 103µf  1 Condensador 104µf  1 Transistor (IRFP 250N)  5 Conectores

 1 Rectificador de silicio (NTE 581)

 1 Fuente de alimentación de 12V

 1 Transformador de voltaje

4.3.1 Funcionamiento de la placa elevadora de voltaje. Este circuito se alimenta con 12V, la bobina o transformador recibe este voltaje y ésta se conecta al transistor el cual recibe la señal del circuido integrado 555 y eleva el voltaje de 12V a 110V, pero el momento del trabajo se estabiliza en 80V.

El circuito integrado 555 actúa como oscilador para cargar y descargar los condensadores. Los diodos rectificadores sirven para separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna para proteger el circuito integrado. El LED es controlado por una resistencia el cual recibe pulsos del circuito integrado y nos indica que el circuito está funcionando.

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4.3.2 Diseño de la placa elevadora de voltaje

Figura 57. Placa elevadora de voltaje

Fuente: Autor

4.3.3 Características de los componentes

4.3.3.1 Circuito integrado 555. El circuito integrado 555 es un circuito integrado de bajo costo y de grandes prestaciones. Inicialmente fue desarrollado por la firma Signetics. En la actualidad es construido por muchos otros fabricantes. Entre sus aplicaciones principales cabe destacar las de multivibrador estable (dos estados metaestables) y monoestable (un estado estable y otro metaestables), detector de impulsos, etcétera.

Este Circuito Integrado (C.I.) es para los experimentadores y aficionados, un dispositivo barato con el cual pueden hacer muchos proyectos. Este temporizador es tan versátil que se puede utilizar para modular una señal en Amplitud Modulada (A.M.)

Está constituido por una combinación de comparadores lineales, flip-flops (biestables digitales), transistor de descarga y excitador de salida.

Las tensiones de referencia de los comparadores se establecen en 2/3 V para el primer comparador C1 y en 1/3 V para el segundo comparador C2, por medio del divisor de tensión compuesto por 3 resistores iguales R. En el gráfico se muestra el número de pin con su correspondiente función.

En estos días se fabrica una versión CMOS del 555 original, como el Motorola MC1455, que es muy popular. Pero la versión original de los 555 sigue produciéndose con mejoras y algunas variaciones a sus circuitos internos. El 555 está compuesto por

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23 transistores, 2 diodos, y 16 resistores encapsulados en silicio. Hay un circuito integrado que se compone de dos temporizadores en una misma unidad, el 556, de 14 pines y el poco conocido 558 que integra cuatro 555 y tiene 16 pines.

Hoy en día, si ha visto algún circuito comercial moderno, no se sorprenda si se encuentra un circuito integrado 555 trabajando en él. Es muy popular para hacer osciladores que sirven como reloj (base de tiempo) para el resto del circuito.

La descripción de los terminales está dad así:

 GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación, generalmente tierra.

 Disparo (normalmente la 2): Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.

 Salida (normalmente la 3): Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monoestable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reset (normalmente la 4).

 Reset (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee".

 Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. 2 Voltios). Así es posible modificar los tiempos en que la salida es multivibrador astable y como multivibrador monoestable. Puede también configurarse para por ejemplo generar formas de onda tipo Rampa

4.3.3.2 Rectificador de silicio (NTE 581). El rectificador controlado de silicio (en inglés CSR: Silicon Controlled Rectifier) es un tipo de tiristor formado por cuatro capas

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de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor.

Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate (puerta). La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. Trabajando en corriente alterna el SCR se des excita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito.

El pulso de disparo ha de ser de una duración considerable, o bien, repetitivo si se está trabajando en corriente alterna. En este último caso, según se atrase o adelante el pulso de disparo, se controla el punto (o la fase) en el que la corriente pasa a la carga. Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento (en la práctica, cuando la onda senoidal cruza por cero)

Cuando se produce una variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor, éste puede dispararse y entrar en conducción aún sin corriente de puerta. Por ello se da como característica la tasa máxima de subida de tensión que permite mantener bloqueado el SCR. Este efecto se produce debido al condensador parásito existente entre la puerta y el ánodo.

Los SCR se utilizan en aplicaciones de electrónica de potencia, en el campo del control, especialmente control de motores, debido a que puede ser usado como interruptor de tipo electrónico.

Las características del NTE 581 son:

 Conmutación rápida

 Bajo nivel de fugas

 Caída de tensión baja

 Alta capacidad de corriente

 Alta capacidad de sobretensión

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Los rangos máximos y las características eléctricas son:

Tabla 11. Características y valores eléctricos del NTE 581

CARACTERÍSTICA VALOR

TA =+25ºC a menos q se especifique lo contrario. De una fase, media onda, carga resistiva o inductiva. Para carga capacitiva, reducción de un 20% actual

60Hz

Máxima tensión inversa recurrente 400 V

Máximo Voltaje RMS 280 V

Bloqueo de CC máxima 400 V

Máxima corriente rectificada recurrente (0.375”(9.5 mm) longitud de cable, TA = +75ºC)

8 A

Máxima sobretensión de corriente (8.3ms MEDIA ONDA SINUSOIDAL superpuesta a prueba de carga)

300 A

Tensión de Avance instantáneo máxima (IF = 8ª) 1.3 V

Corriente CC inversa máxima (VDC = 400V, TA = +25ºC)

10µA

Plena carga corriente inversa máxima (Medio Ciclo, .375” (9.5mm) distancia principal, TC =+100)

150µA

MÁXIMO Tiempo de recuperación inversa (nota 1)

150ns

Típico Cruce de capacitancia (nota 2) 65Pf

Rango de temperatura de funcionamiento, TJ -65º a +175ºC

Rango de temperatura de almacenamiento, Tstg -65º a +175ºC

Fuente: Autor

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Nota 2. Medido en 1MHz y aplicado un voltaje inverso de 4v